冲击波仿真方法、装置、设备及介质
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-11-12 11:10:28
本发明提供一种冲击波仿真方法、装置、设备及介质,其中该方法包括:确定当前时间步计算区域内的冲击波网格;当计算区域的边界区域中包括冲击波网格,根据第一物理参数以及第二物理参数,构建计算区域的边界对应的边界黎曼问题;确定边界黎曼问题的求解结果,根据求解结果确定计算区域外的虚拟网格对应的第一虚拟物理参数;根据虚拟网格的第一虚拟物理参数和计算区域内网格当前时间步的中间物理参数,确定预设流体控制方程的离散求解结果,根据离散求解结果确定下一时间步的冲击波仿真结果。本公开实施例有效处理冲击波边界传播问题,抑制冲击波在计算区域边界出现的与真实情况不符的非物理反射,提高了仿真结果的准确性。
一种冲击波仿真方法,包括:确定当前时间步计算区域内的冲击波网格;当所述计算区域的边界区域中包括所述冲击波网格,根据第一物理参数以及第二物理参数,构建所述计算区域的边界对应的边界黎曼问题;其中,第一物理参数为所述计算区域之外无穷远处网格的物理参数,所述第二物理参数为所述计算区域内与其边界相邻的网格当前时间步的物理参数;确定所述边界黎曼问题的求解结果,根据所述求解结果确定所述计算区域外的虚拟网格对应的第一虚拟物理参数;根据所述虚拟网格的所述第一虚拟物理参数和所述计算区域内网格当前时间步的中间物理参数,确定预设流体控制方程的离散求解结果,根据所述离散求解结果确定下一时间步的冲击波仿真结果;当所述计算区域的边界区域中不包括所述冲击波网格,将所述第二物理参数确定为所述虚拟网格对应的第二虚拟物理参数;根据所述第二虚拟物理参数和所述计算区域内网格当前时间步的中间物理参数,确定预设流体控制方程的离散求解结果,根据所述离散求解结果确定下一时间步的冲击波仿真结果。
计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)技术可以对爆炸、燃烧等现象进行仿真。在仿真中,计算区域是有限大小的,然而真实物理空间通常为无限大的开放区域或者半无限大的开放区域,为了提高仿真与真实实验的吻合程度,可以在计算区域边界额外设置多层虚拟网格,并施加相应的边界条件,从而实现边界的有效处理。在相关技术中,可以使用远场边界(Far‑Field Boundary Condition,FFBC)方法对计算区域的边界进行处理。但是,远场边界方法会对计算区域内物质的流入/流出形成与真实情况不符的阻力,影响了CAE仿真的准确性,并且远场边界方法处理强冲击波边界传播的效果较差,会产生明显的边界数值反射,从而造成了CAE仿真误差增大。本发明可解决以上问题。
本专利由国家超级计算天津中心、中国人民解放军国防科技大学、先进计算与关键软件(信创)海河实验室联合开发完成。
本发明提供的冲击波仿真方案,确定当前时间步计算区域内的冲击波网格;当计算区域的边界区域中包括冲击波网格,根据第一物理参数以及第二物理参数,构建计算区域的边界对应的边界黎曼问题;其中,第一物理参数为计算区域之外无穷远处网格的物理参数,第二物理参数为计算区域内与其边界相邻的网格当前时间步的物理参数;确定边界黎曼问题的求解结果,根据求解结果确定计算区域外的虚拟网格对应的第一虚拟物理参数;根据虚拟网格的第一虚拟物理参数和计算区域内网格当前时间步的中间物理参数,确定预设流体控制方程的离散求解结果,根据离散求解结果确定下一时间步的冲击波仿真结果。采用上述技术方案,在计算区域的边界区域中包括冲击波网格的情况下构造边界黎曼问题,避免了在冲击波离计算区域边界较远的情况下构建边界黎曼问题,从而降低了边界黎曼问题对物质流入/流出计算区域的影响,提高了CAE仿真结果的准确性,并且通过构建边界对应的边界黎曼问题,可以有效处理冲击波边界传播问题,抑制冲击波在计算区域边界出现的与真实情况不符的非物理反射,进一步提高了CAE仿真结果的准确性。
该成果可通过技术开发、技术许可、合作开发等方式进行成果转化。